Giáo trình Vật liệu xây dựng (Ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:123

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Vật liệu xây dựng (Ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp - Trung cấp)" được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên nắm được các kiến thức về: Tầm quan trọng và phân loại được các loại vật liệu xây dựng; khái niệm, ý nghĩa của các tính chất cơ bản của vật liệu xây dựng; ưu nhược điểm, thành phần, tính chất và phạm vi sử dụng (hoặc ứng dụng) của những vật liệu cơ bản dùng trong xây dựng;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vật liệu xây dựng (Ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ 1 ------ 000 ------ GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: VẬT LIỆU XÂY DỰNG NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: 368ĐT/QĐ- CĐXD1 ngày 10 tháng 8 năm 2021 của Hiệu trưởng trường CĐXD số 1) Hà Nội, năm 2021
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
MỤC LỤC BÀI 1: BÀI MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 10 Bài 2 ................................................................................................................................ 12 NHỮNG TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG ................................. 12 2.1. NHỮNG TÍNH CHẤT VẬT LÍ CƠ BẢN CỦA VLXD ............................. 13 2.1.1. Khối lượng thể tích của vật liệu ...................................................................... 13 2.1.2. Khối lượng riêng của vật liệu.......................................................................... 14 2.1.3. Độ rỗng và độ đặc của vật liệu ........................................................................ 15 2.1.4. Độ mịn của vật liệu......................................................................................... 15 2.2. NHỮNG TÍNH CHẤT CÓ LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC CỦA VẬT LIỆU .. 16 2.3. NHỮNG TÍNH CHẤT CÓ LIÊN QUAN ĐẾN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU. 19 2.3.1. Tính dẫn nhiệt (truyền nhiệt) .......................................................................... 19 2.3.2. Nhiệt dung, nhiệt dung riêng .......................................................................... 20 2.3.3. Tính chống cháy ............................................................................................. 20 2.4. NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU .................................... 21 2.4.1. Tính biến dạng của vật liệu ............................................................................. 21 2.4.2. Cường độ của vật liệu ..................................................................................... 22 2.4.3. Độ cứng của vật liệu ....................................................................................... 24 Hệ thống kiến thức Bài 2 ................................................................................... 25 I. BÀI TẬP MẪU ........................................................................................... 27 1 Hướng dẫn cách giải bài tập ................................................................................ 27 2 Các bài tập mẫu và cách giải: .............................................................................. 27 II. BÀI TẬP ................................................................................................. 30 III. ĐÁP ÁN .................................................................................................. 31 Bài 3 ................................................................................................................................ 33 VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNG ....................................................................................... 33 3.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI .................................................................. 34 3.1.1. Khái niệm chung ............................................................................................ 34 3.1.2. Phân loại......................................................................................................... 34 3.2. CÁC SẢN PHẨM GỐM XÂY DỰNG ...................................................... 35 3.3.1. Gạch xây ........................................................................................................ 35 3.3.2. Gạch lát nền.................................................................................................... 37 3.3.3. Gạch ốp tường. ............................................................................................... 38 3.3.4. Ngói đất sét .................................................................................................... 38 3.3.5. Các sản phẩm khác từ đất sét nung ................................................................. 39 Bài 4 ................................................................................................................................ 43 CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ .............................................................................................. 43 4.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI .................................................................. 44 4.1.1. Khái niệm ....................................................................................................... 44 4.1.2. Phân loại......................................................................................................... 44 4.2. VÔI RẮN TRONG KHÔNG KHÍ .............................................................. 44 4.2.1. Khái niệm ....................................................................................................... 44 4.2.2. Quá trình sản xuất........................................................................................... 45 4.2.4. Công dụng và bảo quản vôi ............................................................................ 46 4.3. THẠCH CAO XÂY DỰNG ....................................................................... 47 4.3.1. Khái niệm chung và phân loại......................................................................... 47 Phân loại: gồm thạch cao CaSO4.0,5H2O và thạch cao khan CaSO 4. ....................... 47
4.3.2. Các tính chất của thạch cao............................................................................. 47 4.3.3. Công dụng và bảo quản .................................................................................. 48 4.4. THỦY TINH LỎNG .................................................................................. 48 4.4.1. Khái niệm và phân loại ................................................................................... 48 4.4.2. Tính chất ........................................................................................................ 48 4.4.3. Công dụng và bảo quản .................................................................................. 48 4.5. XI MĂNG POÓC LĂNG THƯỜNG (PC) ................................................. 48 4.5.1. Khái niệm chung về xi măng Poóc lăng .......................................................... 48 4.5.2. Sơ lược quá trình sản xuất .............................................................................. 50 4.5.3. Lý thuyết về sự rắn chắc của xi măng ............................................................. 50 4.5.4. Các tính chất của xi măng poóc lăng ............................................................... 51 4.5.5. Sử dụng và bảo quản xi măng ......................................................................... 54 4.5.6. Hiện tượng ăn mòn xi măng và biện pháp đề phòng ....................................... 55 4.6. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC ................................................................... 55 4.6.1. Xi măng pooc lăng hỗn hợp (PCB) ................................................................. 56 4.6.2. Xi măng Poóc lăng puzơlan (PCBpz) ............................................................... 57 4.6.3. Xi măng pooc lăng trắng (PCW) và xi măng pooc lăng màu (PCC) .................. 57 Hệ thống kiến thức chương 4 ............................................................................ 59 Bài 5 ................................................................................................................................ 60 BÊ TÔNG VÀ CÁC SẢN PHẨM CỦA BÊ TÔNG ......................................................... 60 5.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI .................................................................. 61 5.1.1. Khái niệm chung ............................................................................................ 61 5.1.2. Phân loại bê tông ............................................................................................ 61 5.2. NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG .................................... 62 5.2.1. Chất kết dính xi măng ..................................................................................... 62 5.2.2. Nước .............................................................................................................. 63 5.2.3. Cốt liệu ........................................................................................................... 63 5.2.4. Phụ gia ........................................................................................................... 66 5.3. CÁC TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA BÊ TÔNG ........................................ 67 5.3.1. Tính chất của hỗn hợp bê tông (HHBT) .......................................................... 67 5.3.2. Tính chất của bê tông...................................................................................... 70 5.4. THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG NẶNG .......................................... 74 5.4.1. Khái niệm ....................................................................................................... 74 5.4.2. Phương pháp thiết kế ...................................................................................... 75 5.4.3. Phương pháp tra bảng định mức kết hợp với thực nghiệm. ............................. 75 5.5. THI CÔNG BÊ TÔNG ............................................................................... 77 5.5.1. Cân đong vật liệu............................................................................................ 78 5.5.2. Trộn HHBT .................................................................................................... 78 5.5.3. Vận chuyển HHBT ......................................................................................... 78 5.5.4. Đổ khuôn và lèn chặt ...................................................................................... 78 5.5.5. Bảo dưỡng bê tông ......................................................................................... 78 5.5.6. Kiểm tra bê tông sau khi rắn chắc ................................................................... 78 5.6. CÁC DẠNG BÊ TÔNG ĐẶC BIỆT .......................................................... 78 5.6.1. Bê tông thủy công (BTTC) ............................................................................. 78 5.6.2. Bê tông đường (BTĐ) ..................................................................................... 79 5.6.3. Bê tông bền axit (BTBA) ................................................................................ 79 5.6.4. Bê tông Polyme .............................................................................................. 79 5.6.5. Bê tông nhẹ .................................................................................................... 79 5.7. CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP............................................................ 82
HỆ THỐNG KIẾN THỨC BÀI 5...................................................................... 84 4. BÀI TẬP MẪU ............................................................................................. 85 4.1. Dạng bài về thành phần hạt .......................................................................... 85 4.2. Dạng bài về thành phần hạt và lựa chọn cỡ hạt lớn nhất của đá .................... 86 4.3. Dạng bài tập về xác định cường độ và mác bê tông ...................................... 88 4.4. Dạng bài tập về thiết kế thành phần vật liệu bê tông và tính vật liệu cho một cối trộn thực tế (xem lý thuyết ở trên) ...................................................................... 88 b/ Tính vật liệu thực tế cho cối trộn tay (cho trước lượng dùng xi măng X2= 50(kg) 90 c/ Tính thể tích bê tông do cối trộn tay tạo nên .................................................. 90 5. BÀI TẬP ....................................................................................................... 91 6. . ĐÁP ÁN...................................................................................................... 93 Bài 6 ................................................................................................................................ 94 VỮA XÂY DỰNG .......................................................................................................... 94 6.1. KHÁI NIỆM CHUNG ................................................................................ 95 6.1.1. Khái niệm ....................................................................................................... 95 6.1.2. Phân loại......................................................................................................... 95 6.2. NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO VỮA.............................................................. 95 6.2.1. Chất kết dính .................................................................................................. 95 6.2.2. Cốt liệu nhỏ (Cát) ........................................................................................... 96 6.2.3. Nước: ............................................................................................................. 96 6.2.4. Phụ gia ........................................................................................................... 96 6.3. TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP VỮA VÀ VỮA ......................................... 96 6.3.1. Độ dẻo của hỗn hợp vữa (độ chảy) ................................................................. 96 6.3.2. Tính giữ nước của hỗn hợp vữa mới trộn ........................................................ 97 6.3.3. Tính chống thấm ............................................................................................. 97 6.3.4. Cường độ của vữa........................................................................................... 97 6.4. THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI VỮA............................................ 98 6.5. MỘT SỐ LOẠI VỮA................................................................................. 98 6.5.1. Vữa xây .......................................................................................................... 98 6.5.2. Vữa trát .......................................................................................................... 98 6.5.3. Vữa trang trí ................................................................................................... 99 6.5.4. Vữa đặc biệt ................................................................................................... 99 Hệ thống kiến thức Bài 6 ................................................................................... 99 Bài 7 .............................................................................................................................. 100 VẬT LIỆU KIM LOẠI .................................................................................................. 100 7.1. PHÂN LOẠI ............................................................................................ 101 7.1.1. Kim loại đen ................................................................................................. 101 7.1.2. Kim loại màu ................................................................................................ 101 7.2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU KIM LOẠI ..................... 101 7.2.1. Biến dạng ..................................................................................................... 101 7.2.2. Cường độ...................................................................................................... 102 7.2.3. Độ bền xung kích (va chạm) ......................................................................... 103 7.2.4. Độ cứng ........................................................................................................ 103 7.3. CÁC LOẠI THÉP XÂY DỰNG .............................................................. 103 7.3.1. Thép cacbon ................................................................................................. 103 7.3.2. Thép hợp kim ............................................................................................... 105 7.4. GANG ...................................................................................................... 106 7.4.1. Thành phần hóa học của gang ....................................................................... 106 7.4.2. Cấu trúc của gang ......................................................................................... 106
7.4.3. Các loại gang ................................................................................................ 106 7.5. HỢP KIM NHÔM .................................................................................... 106 7.5.1. Đuara............................................................................................................ 106 7.5.2. Silumin ......................................................................................................... 106 7.6. SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI ........................................................................ 106 7.6.1. Ăn mòn hóa học ........................................................................................... 106 7.6.2. Ăn mòn điện hóa .......................................................................................... 107 7.6.3. Bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn .................................................................... 107 Hệ thống kiến thức bài 7 ................................................................................. 108 CÁC LOẠI VẬT LIỆU KHÁC ...................................................................................... 109 8.1. VẬT LIỆU SƠN – GIẤY DÁN TƯỜNG ................................................. 110 8.1.1. VẬT LIỆU SƠN........................................................................................... 110 a/ Khái niệm ........................................................................................................... 110 b/ Phân loại ............................................................................................................ 110 8.1.2. GIẤY DÁN TƯỜNG ............................................................................ 110 8.2. VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT ....................................................................... 111 9.2.1. Khái niệm ..................................................................................................... 111 8.2.2. Phân loại....................................................................................................... 111 8.2.3. Tính chất của VLCN .................................................................................... 112 8.2.4. Vật liệu và các sản phẩm cách nhiệt vô cơ .................................................... 112 8.3. THỦY TINH XÂY DỰNG ...................................................................... 112 8.3.1. Khái niệm ..................................................................................................... 112 8.3.2. Phân loại....................................................................................................... 112 8.3.3. Tính chất của thủy tinh ................................................................................. 112 8.3.4. Các sản phẩm thủy tinh................................................................................. 113 8.4. VẬT LIỆU SILICAT ............................................................................... 113 8.4.1. Khái niệm và phân loại ................................................................................. 113 8.4.2. Bê tông silicat ............................................................................................... 113 8.4.3. Gạch bê tông khí chưng áp AAC .................................................................. 114 8.4.4. Gạch siliat .................................................................................................... 115 8.5. VẬT LIỆU GỖ XÂY DỰNG .................................................................................. 115 8.5.1. Khái niệm chung .......................................................................................... 115 8.5.2. Phân loại gỗ .................................................................................................. 116 8.5.3. Tính chất của vật liệu gỗ........................................................................ 117 8.5.4. Các sản phẩm gỗ - bảo vệ gỗ ................................................................. 118 a/ Các sản phẩm gỗ ................................................................................................ 118 b/ Bảo vệ gỗ ........................................................................................................... 118 8.6. VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN ............................................................... 119 8.6.1. Khái niệm chung .......................................................................................... 119 8.6.2. Phân loại....................................................................................................... 120 Đá mác ma: là loại đá được tạo thành từ khối silicat nóng chảy (mác ma) nguội lạnh tạo thành. ............................................................................................................... 120 Đá trầm tích: là những loại đá do các hạt khoáng chất được gió và nước cuốn đi rồi lắng đọng, tích lũy lại thành từng lớp tạo thành. ..................................................... 120 Đá biến chất: là loại đá được tạo thành từ sự biến tính của đá mác ma và đá trầm tích do tác động của nhiệt độ cao, áp lực lớn. ................................................................ 120 8.6.3. Một số loại đá thiên nhiên thông dụng ở việt nam và công dụng của chúng120 a/ Đá macma .......................................................................................................... 120 b/ Đá trầm tích ....................................................................................................... 121
c/ Đá biến chất ....................................................................................................... 121 8.6.4. Sử dụng đá thiên nhiên .......................................................................... 122 a/ Các hình thức sử dụng đá thiên nhiên ......................................................... 122 b/ Hiện tượng ăn mòn phá hủy đá thiên nhiên và biện pháp bảo vệ ................. 122 8.7. GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU (BLOCK BÊ TÔNG) ............................... 122 Hệ thống kiến thức Bài 8 ................................................................................. 123
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình VÂT LIỆU XÂY DỰNG được biên soạn nhằm phục vụ cho giảng dạy và học tập cho hệ Trung cấp ở trường Cao đẳng Xây dựng số 1, thuộc các chuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp... VÂT LIỆU XÂY DỰNG là môn học cơ sở ngành nhằm cung cấp các kiến thức về vật liệu xây dựng. Giáo trình Vật liệu xây dựng do bộ môn Cơ Xây dựng gồm: T.s Nguyễn Gia Ngọc, Th.s Phạm Thị Vinh Lanh, Th.s Lê Thế Huy đã và đang giảng dạy trực tiếp trong bộ môn cùng tham gia biên soạn. Giáo trình này được viết theo đề cương môn học Vật liệu xây dựng, tuân thủ theo các quy tắc thống nhất của Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO). Ngoài ra giáo trình còn bổ sung thêm một số kiến thức mà trong các giáo trình trước chưa đề cập tới. Nội dung gồm 8 bài sau: Bài 1. Bài mở đầu Bài 2: Tính chất cơ bản của vật liệu xây dựng Bài 3: Vật liệu gốm xây dựng Bài 4: Chất kết dính vô cơ Bài 5: Bê tông Bài 6: Vữa xây dựng Bài 7: Kim loại Bài 8: Các loại vật liệu khác Trong quá trình biên soạn, nhóm giảng viên Bộ môn Cơ Xây dựng, khoa xây dựng của Trường Cao đẳng Xây dựng Số 1 - Bộ Xây dựng, đã được sự động viên quan tâm và góp ý của các đồng chí lãnh đạo, các đồng nghiệp trong và ngoài trường. Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng trong quá trình biên soạn, biên tập và in ấn khó tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi xin được lượng thứ và tiếp thu những ý kiến đóng góp. Trân trọng cảm ơn! 8
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: VẬT LIỆU XÂY DỰNG Mã môn học: MH08 Thời gian thực hiện môn học: 30 giờ. Trong đó: - Lý thuyết: 28 giờ; - Kiểm tra: 2 giờ. I. Vị trí, tính chất của môn học - Vị trí: + Môn học được bố trí ở kỳ học 1 + Môn học tiên quyết: Không - Tính chất: Là môn học cơ sở ngành II. Mục tiêu môn học Học xong môn này người học có khả năng: II.1. Kiến thức 1.1. Trình bày được tầm quan trọng và phân loại được các loại vật liệu xây dựng . 1.2. Trình bày được khái niệm, ý nghĩa của các tính chất cơ bản của vật liệu xây dựng. 1.3. Trình bày được ưu nhược điểm, thành phần, tính chất và phạm vi sử dụng (hoặc ứng dụng) của những vật liệu cơ bản dùng trong xây dựng. 1.4. Giải thích được một số hiện tượng có liên quan đến tính chất của vật liệu. 1.5. Giải thích được quá trình rắn chắc của các chất kết dính: vôi, xi măng. 1.6. Trình bày được nguyên liệu sản xuất của 1 số vật liệu xây dựng gồm: vật liệu gốm, vôi, xi măng, bê tông, vữa, vật liệu silicat. II.2. Kỹ năng 2.1. Đánh giá được một số chỉ tiêu của VLXD phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) hiện hành. 2.2. Tra định mức lượng vật liệu dùng cho 1 m3 bê tông và vữa. 2.3. Tính được lượng dùng vật liệu cho 1 mẻ trộn bê tông theo thực tế ngoài công trường. 2.4. Kiểm tra và điều chỉnh độ sụt của hỗn hợp bê tông (HHBT) theo yêu cầu. II.3. Năng lực tự chủ và trách nhiệm Dựa vào những kiến thức và kỹ năng đã học để áp dụng vào thực tế công việc sau này và thực hiện một cách nghiêm túc, khách quan. 9
BÀI 1: BÀI MỞ ĐẦU MỤC TIÊU BÀI HỌC 1. Trình bày được tầm quan trọng của VLXD trong ngành xây dựng 2. Phân loại được các loại và tính chất VLXD 10
1.1. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG Vật liệu xây dựng không thể thiếu được trong các công trình xây dựng cơ bản. Nó là một trong các yếu tố quyết định đến chất lượng, giá thành, công nghệ và thời gian thi công công trình. Vật liệu xây dựng chiếm một tỷ lệ rất lớn trong tổng giá thành xây dựng. (70  80)% đối với các công trình dân dụng và công nghiệp. (70  75)% đối với các công trình giao thông. (50  55)% đối với các công trình thuỷ lợi. Phân loại vật liệu xây dựng: Chia làm 3 loại chính: Vật liệu vô cơ - Vật liệu đá thiên nhiên. - Vật liệu gốm xây dựng. - Các loại chất kết dính vô cơ. - Bê tông, vữa. - Kính. - Các loại đá nhân tạo không nung. Vật liệu hữu cơ - Gỗ, tre. - Các loại chất kết dính hữu cơ. - Vật liệu keo, chất dẻo, sơn, vécni, matit. - Vật liệu polyme. Vật liệu kim loại: Gang, thép, các loại kim loại màu, hợp kim. 1.2. PHÂN LOẠI TÍNH CHẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG Tính chất vật lý: Các thông số trạng thái cơ bản, tính chất liên quan đến môi trường nước thông thường và môi trường nhiệt của VLXD. Tính chất cơ học: cường độ chịu lực, độ mài mòn, độ cứng, tính biến dạng. Tính chất hóa học: Khi VL làm viecj trong các môi trường ăn mòn axit, bazo, muối, nhiệt độ cao. Ngoài ra, VL yêu cầu tính thẩm mỹ, tuổi thọ, tính công tác, … 11
Bài 2 NHỮNG TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG MỤC TIÊU BÀI HỌC 1. Trình bày được các tính chất chung của VLXD. 2. Trình bày được ý nghĩa của các tính chất cơ bản của vật liệu xây dựng. 12
2.1. NHỮNG TÍNH CHẤT VẬT LÍ CƠ BẢN CỦA VLXD 2.1.1. Khối lượng thể tích của vật liệu Định nghĩa: Khối lượng thể tích là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên. Ký hiệu: v (1 số tài liệu kí hiệu  o). Trạng thái tự nhiên là trạng thái có cả lỗ rỗng vẫn được giữ nguyên. mk Công thức xác định: vv = , (kg/m3) (1-1) V0 Trong đó: m - Khối lượng của VL khô, (kg). Vo - Thể tích tự nhiên của VL, (m3). Ví dụ: Gạch:  v = (1700  1900) kg/m3; Cát:  v = (1400  1650) kg/m3; Đá dăm:  v = (1500  1700) kg/m3; Xi măng:  v = (1100  1300) kg/m3; Phương pháp xác định khối lượng Xác định khối lượng mk: Sấy khô vật liệu vô cơ ở (105  110)0C đến khối lượng không đổi rồi đem cân. Xác định thể tích Vo: Chia làm 3 trường hợp - Mẫu vật liệu có dạng hình học cơ bản (hình hộp, hình trụ): “Dùng phương pháp đo kích thước trực tiếp”. - Mẫu vật liệu có hình dạng bất kỳ: “Dùng phương pháp chất lỏng rời chỗ”. - Mẫu vật liệu dạng hạt rời rạc (xi măng, cát, đá, sỏi…): Xác định khối lượng thể tích xốp bằng dụng cụ biết trước thể tích. Tiến hành đổ vật liệu từ 1 chiều cao nhất định xuống một dụng cụ có thể tích đã biết trước theo quy định (ca, thùng đong 1 lít, 2 lít, 5 lít…). Khối lượng thể tích xốp: là khối lượng của một đơn vị thể tích các hạt vật liệu đổ đống bao gồm cả độ rỗng trong hạt và độ hổng giữa các hạt. * Chú ý: Khối lượng thể tích xốp được xác định ở trạng thái đổ đống tự nhiên hoặc trạng thái đầm chặt (bằng cách rung lắc hoặc đầm lèn). Yếu tố ảnh hưởng - Cấu tạo của vật liệu đặc hay rỗng được hình thành trong quá trình công nghệ. - Độ ẩm: thay đổi theo thời gian tuỳ theo điều kiện thời tiết. Khi độ ẩm của vật liệu thay đổi mà không làm thay đổi thể tích của vật liệu hoặc thay đổi không đáng kể thì khối lượng thể tích ẩm của vật liệu tính theo công thức: vw   vtc . 1  0, 01W  (1- 6) Trong đó: W - độ ẩm tự nhiên của vật liệu. - Khối lượng thể tích của hỗn hợp các hạt vật liệu. 13
- Mực độ lèn chặt của vật liệu dạng hạt rời rạc. Ý nghĩa và ứng dụng thực tế - Phán đoán một số tính chất vật liệu: cường độ, độ hút nước, độ rỗng, độ dẫn nhiệt... - Lựa chọn phương tiện vận chuyển, kho chứa, thể tích máy trộn. - Tính toán trọng lượng bản thân của kết cấu. - Tính toán thành phần của vật liệu hỗn hợp (bê tông, vữa) cùng với khối lượng riêng. - Xác định gián tiếp độ đặc, độ rỗng. - Phân chia mác đối với vật liệu rỗng. 2.1.2. Khối lượng riêng của vật liệu Định nghĩa: Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc. Kí hiệu:  (1 số tài liệu kí hiệu a). mk Công thức xác định:  , (g/cm3) (1- 7) Va Trong đó: mk - là khối lượng mẫu vật liệu ở trạng thái khô (g); Va - là thể tích hoàn toàn đặc của mẫu vật liệu (cm3). Ví dụ: Gạch:  = (2,52,7)g/cm3; Cát:  = (2,62,7) g/cm3; Đá:  = (2,52,65) g/cm3; Xi măng:  = (3,053,15) g/cm3. Phương pháp xác định Xác định khối lượng mk: Sấy khô vật liệu vô cơ ở (105  110)0C đến khối lượng không đổi và đem cân Xác định thể tích đặc tuyệt đối Va: - Vật liệu hoàn toàn đặc và có dạng hình học cơ bản: “Dùng phương pháp đo kích thước trực tiếp”. - Vật liệu hoàn toàn đặc và có hình dạng bất kì: “Dùng phương pháp chất lỏng rời chỗ”. - Vật liệu dạng hạt, bột hoặc có lỗ rỗng (gạch, ngói, xi măng…): “Dùng phương pháp bình khối lượng riêng (bình tỷ trọng)”. Chú ý: Chất lỏng dùng để xác định khối lượng riêng phải không có tác dụng hoá học với vật liệu làm thí nghiệm. Ví dụ: Xác định khối lượng riêng của xi măng dùng chất lỏng là dầu hỏa. Yếu tố ảnh hưởng: Chỉ phụ thuộc vào bản chất của VLXD. Ý nghĩa và ứng dụng thực tế Là một đại lượng vật lý cơ bản của VLXD, dùng để phân biệt các loại vật liệu khác nhau. Xác định gián tiếp độ đặc, độ rỗng cùng với khối lượng thể tích. Tính toán thành phần của vật liệu hỗn hợp (bê tông, vữa) cùng với khối lượng thể tích. 14
2.1.3. Độ rỗng và độ đặc của vật liệu Định nghĩa: Độ rỗng: là tỉ lệ phần trăm giữa thể tích lỗ rỗng có trong vật liệu và thể tích tự nhiên của vật liệu. Kí hiệu: r, %. Độ đặc: là tỉ lệ phần trăm giữa thể tích đặc và thể tích tự nhiên của vật liệu. Kí hiệu: đ, %. Công thức xác định: Vr r= .100 , (%) (1- 9) V0 Va đ= .100 , (%) (1- 10) V0 Vr - là thể tích lỗ rỗng trong vật liệu, (cm3); Va - là thể tích đặc của vật liệu, (cm3 ); Vo - là thể tích tự nhiên của vật liệu, (cm3 ). Quan hệ giữa độ rỗng và độ đặc: r + đ = 100% (1- 11) Phương pháp xác định: Tính toán gián tiếp thông qua vtc và  vtc r  (1  ).100 , [%] (1- 12)  𝜌 𝑣- là khối lượng thể tích của vật liệu (g/cm3);  - là khối lượng riêng của vật liệu (g/cm3). Yếu tố ảnh hưởng: Không chịu ảnh hưởng của bất kì yếu tố nào. Ý nghĩa và ứng dụng: Độ đặc và độ rỗng có ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất khác của vật liệu như: khối lượng riêng, khối lượng thể tích, cường độ, độ hút nước, tính truyền nhiệt, .v.v... 2.1.4. Độ mịn của vật liệu Định nghĩa: Độ mịn hay độ lớn của vật liệu dạng hạt, dạng bột là đại lượng đánh giá kích thước hạt của nó. Phương pháp xác định Đánh giá bằng tỉ diện tích bề mặt theo phương pháp Blaine (cm2/g) hoặc bằng lượng sót sàng tiêu chuẩn (%). Dụng cụ sàng tiêu chuẩn phụ thuộc vào từng loại vật liệu. Ví dụ: Độ mịn của xi măng được xác định qua sàng tiêu chuẩn N0009 với lượng sót sàng ≤ 10% hoặc tỉ diện tích bề mặt đạt ≥ 2800 cm2/g. Chú ý: Hiện nay người ta còn sử dụng phương pháp lắng hồ dùng cho đất sét. Ý nghĩa 15
Đối với vật liệu là chất kết dính vô cơ (xi măng, vôi, thạch cao): Quyết định khả năng tương tác của vật liệu với môi trường. Đối với vật liệu là cốt liệu (cát, đá, sỏi): Ảnh hưởng đến độ rỗng giữa các hạt, lượng dùng chất kết dính và nước nhào trộn. Vì vậy, tuỳ từng mục đích sử dụng mà cần tăng hay giảm độ mịn. 2.2. NHỮNG TÍNH CHẤT CÓ LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC CỦA VẬT LIỆU 1.2.1. Độ ẩm (W) Định nghĩa: Độ ẩm là đại lượng đánh giá lượng nước (tự do) có trong vật liệu tại thời điểm xác định. Công thức và đơn vị đo: mn W= .100 , [%] (1- 13) mk Trong đó: mn - Khối lượng nước có trong vật liệu tại thời điểm xác định (g); mk - Khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô (g). Phương pháp xác định: Bằng thực nghiệm. - Cân mẫu vật liệu ẩm được ma (g). - Sấy khô mẫu vật liệu đến khối lượng không đổi, cân được mk (g). ma  mk m W .100  n .100 , [%] (1- 13) mk mk Các yếu tố ảnh hưởng: - Cấu tạo của vật liệu (lỗ rỗng, đặc tính lỗ rỗng...). - Bản chất của vật liệu. - Các thông số môi trường như độ ẩm không khí, nhiệt độ và áp suất. Ý nghĩa thực tế: Dùng để tính toán thành phần của vật liệu khi có độ ẩm. 2.2.2. Độ hút nước Định nghĩa: Độ hút nước là đại lượng đánh giá khả năng hút và giữ nước đến tối đa của vật liệu ở điều kiện thường về nhiệt độ và áp suất. Công thức và đơn vị đo - Độ hút nước theo khối lượng Hp: mn m  mk Hp  .100  u .100 [%] (1- 14) mk mk - Độ hút nước theo thể tích Hv: Vn m  mk Hv  .100  u .100 [%] (1- 15) Vo V0 . n 16
- Quan hệ giữa Hp và Hv: vtc Hv  H p. (1- 16) n Trong đó: mn- Khối lượng nước vật liệu đến no ở điều kiện thường (g); mk- Khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô (g); mu- Khối lượng của vật liệu ở trạng thái ướt (g); Vo - Thể tích tự nhiên của vật liệu (cm3); Vn- Thể tích của nước có trong vật liệu (cm3);  n - Khối lượng riêng của nước,  n  1 g/cm3. Phương pháp xác định: Bằng thực nghiệm - Sấy khô mẫu vật liệu đến khối lượng không đổi, cân được mk (g) - Ngâm mẫu vật liệu vào nước ở điều kiện thường cho hút no nước, vớt ra cân được mu (g). - Dùng công thức (1-14) để tính độ hút nước Hp. Các yếu tố ảnh hưởng: là cấu tạo và bản chất của vật liệu. Ý nghĩa: Phán; đoán được một số tính chất khác của vật liệu như độ đặc, độ rỗng, độ dẫn nhiệt và cường độ của vật liệu. 2.2.3. Độ bão hoà nước Định nghĩa: Độ bão hòa nước là hiện tượng vật liệu hút và giữ nước đến tối đa trong điều kiện cưỡng bức về nhiệt độ hoặc áp suất. Công thức và đơn vị đo - Độ bão hòa nước theo khối lượng H bh : p bh mn mbh  mk - H bh  p .100  u .100 (%) (1- 17) mk mk Độ bão hòa nước theo thể tích H bh : v Vnbh mbh  mk H vbh  .100  u .100 (%) (1- 18) Vo V0 . n m bh , V bh - Khối lượng và thể tích nước mà vật liệu hút vào khi bão hoà; n n m bh , m k - Khối lượng của mẫu vật liệu khi đã bão hoà nước và khi khô; u V0 - Thể tích tự nhiên của vật liệu. Chú ý: Để đánh giá độ bão hòa nước của vật liệu thường sử dụng hệ số bão hòa nước Cbh: Vn H vbh Hệ số bão hòa nước: C bh   1 (1- 19) Vr r 17
Vn (H v =  V n = Vo.Hv; V r = r.Vo); C bh = (0  1) V0 Phương pháp xác định: Có 2 phương pháp Các yếu tố ảnh hưởng - Thành phần vật liệu. - Độ rỗng. - Tính chất tương quan giữa lỗ rỗng kín và hở thông qua hệ số bão hòa (Cbh). Vì vậy, đánh giá được mức độ ngậm nước trong toàn thể tích lỗ rỗng. Chú ý: Khi vật liệu bão hoà nước làm cho thể tích vật liệu và khả năng dẫn nhiệt tăng nhưng khả năng cách nhiệt và cường độ giảm. Do đó, để đánh giá mức độ bền nước của vật liệu dùng hệ số hoá mềm (Km). R bh Km  (1- 20) Rk Trong đó: Rbh- Cường độ mẫu vật liệu bão hoà nước; Rk - Cường độ mẫu vật liệu ở trạng thái khô. Tính chịu nước là đặc tính của vật liệu chống lại sự suy giảm của các tính chất vật lý, cơ học, đặc biệt là cơ học. Ý nghĩa và ứng dụng thực tế. Xác định khả năng chịu lực khi bão hoà nước thông qua C bh, Km. Đánh giá tương quan giữa lỗ rỗng hở và lỗ rỗng kín thông qua Cbh. Độ bão hoà nước dùng để ngâm tẩm và xử lý vật liệu gỗ. Đánh giá cấu tạo vật liệu. 2.2.4. Tính thấm nước Định nghĩa: Tính thấm nước là tính chất biểu thị khả năng vật liệu cho nước thấm qua khi có sự chênh lệch áp suất (từ nơi có áp lực nước cao sang nơi có áp lực nước thấp), được đặc trưng bởi hệ số thấm nước Ktn (m/h). Công thức và đơn vị đo: V .a K tn  , [m/h] (1- 21) S .( p1  p2 ).t V - Thể tích nước thấm qua (m3); a - Chiều dày vật liệu (m); S - Diện tích mặt vật liệu thấm (m2); p 1 - p 2 =  p - độ chênh áp lực thủy tĩnh (chiều cao cột nước); t - Thời gian thấm (h). 18
Bản chất thấm và điều kiện thấm: Là sự dịch chuyển có hướng của các phần tử nước khi vật liệu có lỗ rỗng thông nhau và có độ chênh lệch áp lực ở 2 phía. Các yếu tố ảnh hưởng: - Nhiệt độ. - Cấu tạo vật liệu có lỗ rỗng hở thông qua hai phía và kích thước lỗ rỗng. - Bản chất của vật liệu là ưa nước hay kị nước. - Sự chênh lệch áp lực nước ở hai phía của vật liệu. 2.2.5. Hiện tượng mao dẫn Khái niệm: Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng dẫn nước lên cao trong các mao quản của vật liệu. Điều kiện xảy ra: Khi một phần vật liệu được tiếp xúc với nước. Tác hại: Khi có hiện tượng mao dẫn xảy ra, vật liệu bị suy giảm chất lượng và dẫn tới dần dần bị phá hỏng. Ví dụ: Vật liệu gỗ khi xảy ra hiện tượng mao dẫn sẽ bị biến màu, mục, nấm mốc và suy giảm cường độ. Tường gạch khi xảy ra hiện tượng mao dẫn sẽ bị rêu mốc chân tường, sau một thời gian khô ẩm liên tục lớp vữa tường sẽ bị bong tróc. Biện pháp xử lý: Ngăn cách vật liệu với môi trường ẩm ướt, môi trường nước bằng một lớp vật liệu chống thấm, không hút nước. Ví dụ: Các chân cột gỗ cần kê cao bằng đá, bê tông. Tường trước khi xây cần đổ lớp bê tông lót móng. 2.3. NHỮNG TÍNH CHẤT CÓ LIÊN QUAN ĐẾN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU. 2.3.1. Tính dẫn nhiệt (truyền nhiệt) Định nghĩa: Tính dẫn nhiệt là tính chất của vật liệu cho nhiệt truyền từ mặt này sang mặt khác (từ phía có nhiệt độ cao sang phía có nhiệt độ thấp). Bản chất thấm nhiệt (chỉ xét thấm nhiệt qua vật liệu rắn): là hiện tượng lan truyền có hướng của dao động nhiệt nhờ liên kết cứng giữa các phần tử cấu trúc. Công thức và đơn vị đo: Q.a = (1- 23) S .t.  - Hệ số dẫn nhiệt (kCal/m0C.h); a - Chiều dày bức tường (m); S - Diện tích bức tường (m2); Q - Nhiệt lượng truyền qua vật liệu (kCal);  - Thời gian (h);  t - Độ chênh nhiệt độ, 0C. Phương pháp xác định: Bằng thực nghiệm. Các yếu tố ảnh hưởng - Cấu trúc, cấu tạo và loại vật liệu sử dụng. 19
- Độ ẩm và nhiệt độ. 2.3.2. Nhiệt dung, nhiệt dung riêng Nhiệt dung Định nghĩa: Nhiệt dung là nhiệt lượng vật liệu thu vào khi được nung nóng hoặc tỏa ra khi bị làm nguội. (Hay là tính chất biểu thị khả năng của vật liệu thu nhận năng lượng nhiệt khi bị đốt nóng hoặc giải phóng năng lượng nhiệt khi nguội). Kí hiệu là Q (kCal hoặc kJ). Công thức và đơn vị đo: Q = C.m.(t 2 - t 1 ) (1- 26) Trong đó: C - Nhiệt dung riêng của vật liệu (kCal/kg.0C); m - Khối lượng của vật liệu (kg); t 2 , t 1 - Nhiệt độ của vật liệu sau và trước khi nung nóng (0C). Chú ý: Khi m = 1 kg; t2 - t1 = 10C thì C = Q. Nhiệt dung riêng Định nghĩa: Nhiệt dung riêng là nhiệt lượng cần thiết để nung nóng 1kg vật liệu lên 1 C. Kí hiệu: C, (kCal/kg.0C hoặc W/moC). 0 Ví dụ: Cgỗ = 0,7 kCal/kg.0C; Cnước= 1 kCal/kg.0C; CVLvôcơ = (0,75  0,92) kCal/kg.0C. Yếu tố ảnh hưởng: C  0, 01.W .Cn - Khi VL có độ ẩm: Cw  (1- 28) 1  0, 01W C, C w , C n - Nhiệt dung riêng của vật liệu khô, VL có độ ẩm và nhiệt dung riêng của nước; W - Độ ẩm của vật liệu (%). - Khi vật liệu hỗn hợp nhiều vật liệu thành phần: m1 .C1  m2 .C2  ...  mk . .Ck Chh  VL (1- 29) m1  m2  ...  mk C1, C2,..., Ck- Nhiệt dung riêng của vật liệu thứ 1, thứ 2, ..., thứ k; m1, m2, ..., mk- Khối lượng của vật liệu thứ 1, thứ 2, ..., thứ k. 2.3.3. Tính chống cháy Định nghĩa: Tính chống cháy là khả năng của vật liệu chịu được tác dụng của ngọn lửa trong một thời gian nhất định. Phân loại: Dựa vào khả năng chống cháy vật liệu được phân loại như sau: - Vật liệu không cháy: Bê tông, gạch ngói, amiăng... - Vật liệu không cháy nhưng biến hình ở nhiệt độ cao: Sắt, thép... - Vật liệu khó cháy: Bê tông atphan, gỗ có tẩm chất chống cháy, tấm 3D... - Vật liệu dễ cháy: Gỗ, tre, nứa, ..v.v... 20